CN115925295A - 一种磷石膏综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种磷石膏综合利用方法，包括磷石膏脱水与还原煅烧、烟气余热回收、烟气除尘、硫酸生产、烟气降温、处理后的烟气再利用。本发明通过无氮燃气的制取并应用于磷石膏的煅烧，煅烧后的氧化钙应用于碳酸钙的生产，煅烧烟气中的二氧化硫的捕集并应用于硫酸的生产，制酸尾气中的二氧化碳的捕集并应用于氧气+二氧化碳的碳基绝氮气体配制及碳酸钙的生产，回收煅烧过程中的余热，同时采用氧气+二氧化碳的碳基绝氮气体替代空气助燃，最终实现以碳酸钙产品替代磷石膏(主要成分为二水硫酸钙)的资源化利用，将生成的二氧化硫和二氧化碳捕集并循环利用，实现化石能源的绿色低碳利用及磷石膏低碳综合利用，具有绿色、环保、节能的重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及磷石膏煅烧技术领域，具体涉及一种磷石膏综合利用方法。
背景技术
随着全球气候变暖触及生态安全、水资源安全和粮食安全等各个方面，加剧了极端气候灾害发生的风险，严重威胁人类的生存环境。而温室气体排放是引起全球气候变暖的最主要因素，其中二氧化碳产生的温室效应占所有温室气体的70％以上，因此二氧化碳的减排是一个亟待解决的问题，对于控制温室效应、减缓全球变暖至关重要。
磷石膏是在磷肥生产过程中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，其主要成分为二水硫酸钙，除此之外磷石膏中还含有很多对环境有害的杂质，如磷、氟、有机物和碱金属等，这些有害物质可因堆存时间过长，导致污染环境，并对人体健康产生极大的危害。随着我国磷肥工业的快速发展，中国已成为世界最大的磷肥生产国，也成为了第一磷石膏副产国，因此采用低碳环保技术处理磷石膏是当前一项重要的任务。
目前磷石膏煅烧多是采用空气助燃，空气中只有21％的氧气参与燃烧，78％的氮气不仅不参与燃烧，大量氮气被无谓地加热，在高温下排入大气，造成大量的热量损失，且燃料消耗高；同时氮气在高温下还与氧气反应生成NOx，NOx气体排入大气层极易形成酸雨造成环境污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种磷石膏综合利用方法，以解决现有技术的不足。
本发明采用以下技术方案：
一种磷石膏综合利用方法，所述方法所需系统包括燃料供应装置、磷石膏煅烧炉还原段、磷石膏煅烧炉脱水段、烟气余热回收装置、烟气除尘装置、硫酸生产装置、烟气降温装置、烟气风机I、氧气制取装置、碳基绝氮气体混合器I、碳酸钙生产装置；
燃料供应装置，用于为磷石膏煅烧炉还原段提供燃料；
磷石膏煅烧炉还原段，用于将脱水后的磷石膏煅烧成氧化钙；
磷石膏煅烧炉脱水段，用于以磷石膏煅烧炉还原段生成的烟气将磷石膏脱水；
烟气余热回收装置，用于将磷石膏煅烧炉脱水段送出的烟气余热回收并副产蒸汽；
烟气除尘装置，用于将余热回收后的烟气除尘；
硫酸生产装置，用于捕集余热回收、除尘后的烟气中的二氧化硫以生产硫酸产品；
烟气降温装置，用于将硫酸生产装置送出的烟气降温；
烟气风机I，用于将降温后的部分烟气加压后输送至碳基绝氮气体混合器I；
氧气制取装置，用于制取氧气；
碳基绝氮气体混合器I，用于将氧气制取装置制取的部分氧气和烟气风机I输送的烟气混合，制取碳基绝氮气体；
碳酸钙生产装置，用于回收降温后的部分烟气和磷石膏煅烧炉还原段送出的氧化钙，生产碳酸钙；
燃料供应装置的燃料出口和磷石膏煅烧炉还原段连接，磷石膏煅烧炉还原段的氧化钙出口和碳酸钙生产装置连接，磷石膏煅烧炉还原段的烟气出口和磷石膏煅烧炉脱水段连接，磷石膏供应装置的磷石膏出口和磷石膏煅烧炉脱水段连接，磷石膏煅烧炉脱水段的脱水后磷石膏出口和磷石膏煅烧炉还原段连接，磷石膏煅烧炉脱水段的烟气出口和烟气余热回收装置连接；烟气余热回收装置的蒸汽产品出口和蒸汽利用装置连接，烟气余热回收装置的烟气出口和烟气除尘装置连接；烟气除尘装置的烟气出口和硫酸生产装置连接，硫酸生产装置的硫酸产品出口和硫酸存储装置连接，硫酸生产装置的烟气出口和烟气降温装置连接；烟气降温装置的烟气出口分别和烟气风机I、碳酸钙生产装置连接，烟气降温装置还设有烟气放空管线；烟气风机I的烟气出口和碳基绝氮气体混合器I连接，连接管路上设有流量调节阀；氧气制取装置的氧气出口分别和碳基绝氮气体混合器I、硫酸生产装置连接，连接管路上均设有流量调节阀；碳基绝氮气体混合器I的碳基绝氮气体出口和磷石膏煅烧炉还原段连接，连接管路设有流量计、温度传感器、压力传感器、氧气纯度检测仪、流量调节阀；
所述方法包括如下步骤：
1)在初始阶段磷石膏煅烧炉还原段利用空气助燃，和燃料进行低负荷空烧，待烟气产生后，烟气进入磷石膏煅烧炉脱水段将磷石膏加热脱除吸附水和部分结晶水，再将脱水后的磷石膏送入磷石膏煅烧炉还原段煅烧成氧化钙；并利用处理后的烟气和氧气混合制取的碳基绝氮气体逐步替代空气助燃，经过一段时间的循环，碳基绝氮气体完全替代空气助燃，碳基绝氮气体助燃进入正常运行状态，磷石膏煅烧炉还原段也进入正常负荷运行状态；
2)磷石膏脱水与还原煅烧：将从磷石膏煅烧炉还原段出来的烟气引入磷石膏煅烧炉脱水段将磷石膏加热脱除吸附水和部分结晶水，脱水后的磷石膏再送入磷石膏煅烧炉还原段，以无氮燃气或天然气为燃料，以碳基绝氮气体为助燃剂，将脱水后的磷石膏还原煅烧成氧化钙，氧化钙送入碳酸钙生产装置；
3)烟气余热回收：将从磷石膏煅烧炉脱水段出来的烟气引入烟气余热回收装置进行余热回收并副产蒸汽，蒸汽送入蒸汽利用装置；
4)烟气除尘：将余热回收后的烟气送入烟气除尘装置除尘；
5)硫酸生产：将余热回收、除尘后的烟气送入硫酸生产装置生产硫酸产品；
6)烟气降温：从硫酸生产装置出来的烟气主成分为二氧化碳，将其引入烟气降温装置进行降温；
7)处理后的烟气再利用：降温后的烟气部分送入烟气风机I，和氧气制取装置制取的部分氧气混合制取碳基绝氮气体作为助燃剂送入磷石膏煅烧炉还原段；降温后的烟气部分送入碳酸钙生产装置，和氧化钙反应生产碳酸钙。
进一步地，以无氮燃气为燃料，所述燃料供应装置包括流化床气化炉、烟气风机II、碳基绝氮气体混合器II、无氮燃气除尘装置；
流化床气化炉，用于以块煤为原料，以烟气余热回收装置生产的部分蒸汽为氧化剂，以碳基绝氮气体混合器II制取的碳基绝氮气体为气化剂，发生部分氧化还原反应生成粗合成气即无氮燃气；
烟气风机II，用于将降温后的部分烟气加压后输送至碳基绝氮气体混合器II；
碳基绝氮气体混合器II，用于将氧气制取装置制取的部分氧气和烟气风机II输送的烟气混合，制取碳基绝氮气体；
无氮燃气除尘装置，用于将流化床气化炉送出的无氮燃气除尘；
块煤供应装置的块煤出口和流化床气化炉连接，烟气余热回收装置的蒸汽出口还和流化床气化炉连接；烟气降温装置的烟气出口还和烟气风机II连接，烟气风机II的烟气出口和碳基绝氮气体混合器II连接，烟气风机II的烟气出口和碳基绝氮气体混合器II的连接管路上设有流量调节阀；氧气制取装置的氧气出口还和碳基绝氮气体混合器II连接，连接管路上设有流量调节阀；碳基绝氮气体混合器II的碳基绝氮气体出口和流化床气化炉连接，连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、氧气纯度检测仪、流量调节阀；流化床气化炉的无氮燃气出口和无氮燃气除尘装置连接，无氮燃气除尘装置的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段连接，无氮燃气除尘装置的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段的连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、流量调节阀。
进一步地，以无氮燃气为燃料，所述燃料供应装置包括粉煤气化炉、无氮燃气除尘装置；
粉煤气化炉，用于以煤粉为原料，以烟气余热回收装置生产的部分蒸汽为氧化剂，以氧气制取装置制取的部分氧气为气化剂，发生部分氧化还原反应生成粗合成气即无氮燃气；
无氮燃气除尘装置，用于将粉煤气化炉送出的无氮燃气除尘；
煤粉供应装置的煤粉出口和粉煤气化炉连接，烟气余热回收装置的蒸汽出口还和粉煤气化炉连接，氧气制取装置的氧气出口还和粉煤气化炉连接，氧气制取装置的氧气出口和粉煤气化炉的连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、氧气纯度检测仪、流量调节阀；粉煤气化炉的无氮燃气出口和无氮燃气除尘装置连接，无氮燃气除尘装置的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段连接，无氮燃气除尘装置的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段的连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、流量调节阀。
进一步地，以无氮燃气为燃料，所述燃料供应装置包括水煤浆气化炉、无氮燃气除尘装置；
水煤浆气化炉，用于以水煤浆为原料，以氧气制取装置制取的部分氧气为气化剂，发生部分氧化还原反应生成粗合成气即无氮燃气；
无氮燃气除尘装置，用于将水煤浆气化炉送出的无氮燃气除尘；
水煤浆供应装置的水煤浆出口和水煤浆气化炉连接，氧气制取装置的氧气出口还和水煤浆气化炉连接，氧气制取装置的氧气出口和水煤浆气化炉的连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、氧气纯度检测仪、流量调节阀；水煤浆气化炉的无氮燃气出口和无氮燃气除尘装置连接，无氮燃气除尘装置的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段连接，无氮燃气除尘装置的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段的连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、流量调节阀。
更进一步地，所述无氮燃气除尘装置为旋风除尘装置。
进一步地，以天然气为燃料，所述燃料供应装置为天然气供应装置，天然气供应装置和磷石膏煅烧炉还原段连接，连接管路上设有流量调节阀。
进一步地，将从磷石膏煅烧炉还原段出来的烟气引入磷石膏煅烧炉脱水段将磷石膏加热至750～850℃脱除吸附水和部分结晶水，脱水后的磷石膏再送入磷石膏煅烧炉还原段，以无氮燃气或天然气为燃料，以碳基绝氮气体为助燃剂，在1000～1100℃下将脱水后的磷石膏还原煅烧成氧化钙。
进一步地，烟气余热回收装置为废热锅炉，余热回收后的烟气温度在400～430℃；烟气除尘装置为旋风除尘装置。
进一步地，在硫酸生产装置中，烟气中的二氧化硫被氧气氧化成三氧化硫并被98wt％浓硫酸吸收下来生产硫酸产品，硫酸生产装置出来后的烟气温度在80～100℃，主成分为二氧化碳，含量在95v％以上。
进一步地，烟气降温装置为水冷降温装置，烟气降温装置出来后的烟气温度在40～60℃。
本发明的有益效果：
1、本发明采用磷石膏煅烧炉还原段出来的烟气为磷石膏煅烧炉脱水段的原料磷石膏加热脱水，再将脱水后的磷石膏送入磷石膏煅烧炉还原段煅烧成氧化钙，充分回收热量，同时减少燃料的消耗，在节能减排上是一个大的突破。
2、本发明将磷石膏煅烧炉出来的烟气先进行余热回收副产蒸汽，不仅可作为氧化剂用于流化床气化炉、粉煤气化炉生产无氮燃气，多余蒸汽还可外售，提高附加值。
3、本发明将余热回收、除尘后的烟气中的二氧化硫进行捕集并加工成硫酸产品，对二氧化硫进行综合利用，对减少酸雨具有积极的效果。
4、本发明余热回收、除尘、二氧化硫捕集后的烟气(制酸尾气)主成分为二氧化碳，含量在95v％以上，对二氧化碳进行综合利用，一是二氧化碳和氧气混合成碳基绝氮气体作为磷石膏煅烧炉还原段的助燃剂，及流化床气化炉制备无氮燃气时的气化剂，二是二氧化碳和煅烧磷石膏生产出的氧化钙反应生产碳酸钙，具有碳减排、控制温室效应、减缓全球变暖的积极效果。
5、本发明采用氧气或氧气+二氧化碳的碳基绝氮气体作为气化剂制取无氮燃气作为磷石膏煅烧的燃料，大大降低了原料型氮氧化物的产生，以氧气+二氧化碳的碳基绝氮气体作为磷石膏煅烧的助燃剂，杜绝了热力型氮氧化物的产生，对大气减排具有重大意义。
6、本发明磷石膏煅烧后产生的氧化钙和烟气中二氧化碳反应生产碳酸钙，碳酸钙纯度在80～90wt％，可直接作为水泥熟料的原料，建筑预制件的原料，人造板材的原料，混凝土的骨料，还可进一步提纯得到微晶碳酸钙产品。
7、本发明通过无氮燃气的制取并应用于磷石膏的煅烧，煅烧后的氧化钙应用于碳酸钙的生产，煅烧烟气中的二氧化硫的捕集并应用于硫酸的生产，制酸尾气中的二氧化碳的捕集并应用于氧气+二氧化碳的碳基绝氮气体配制及碳酸钙的生产，回收煅烧过程中的余热，同时采用氧气+二氧化碳的碳基绝氮气体替代空气助燃，最终实现以碳酸钙产品替代磷石膏(主要成分为二水硫酸钙)的资源化利用，将生成的二氧化硫和二氧化碳捕集并循环利用，实现化石能源的绿色低碳利用及磷石膏低碳综合利用，具有绿色、环保、节能的重大意义。
8、本发明适用于回转窑煅烧炉、流化床热解炉、立式热解炉等磷石膏煅烧炉型的新建配套或改造配套。
附图说明
图1为本发明方法所需系统结构示意图(流化床气化炉)。
图2为本发明方法所需系统结构示意图(粉煤气化炉)。
图3为本发明方法所需系统结构示意图(水煤浆气化炉)。
图4为本发明方法所需系统结构示意图(天然气供应装置)。
磷石膏煅烧炉还原段1、磷石膏煅烧炉脱水段2、烟气余热回收装置3、烟气除尘装置4、硫酸生产装置5、烟气降温装置6、烟气风机I7、氧气制取装置8、碳基绝氮气体混合器I9、碳酸钙生产装置10、无氮燃气除尘装置11、烟气风机II12、碳基绝氮气体混合器II13、流化床气化炉14、粉煤气化炉15、水煤浆气化炉16、天然气供应装置17。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定本发明的实施范围。
本发明涉及的反应机理：
(1)煤/焦末气化反应(流化床气化炉、粉煤气化炉、水煤浆气化炉)：
2C+O2→2CO
C+H2O→CO+H2
C+CO2→2CO
(2)绝氮燃烧反应(磷石膏煅烧炉还原段)：
2CO+O2→2CO2
2H2+O2→2H2O
燃料为天然气时，先发生反应：
CH4+1/2O2→CO+2H2
CH4+H2O→CO+3H2
CH4+CO2→2CO+2H2
再发生反应：
2CO+O2→2CO2
2H2+O2→2H2O
(3)磷石膏脱水(磷石膏煅烧炉脱水段)、煅烧(磷石膏煅烧炉还原段)反应：
脱水反应CaSO4·2H2O→CaSO4+2H2O
煅烧反应CaSO4+CO→CaO+SO2+CO2
CaSO4+H2→CaO+SO2+H2O
(4)制硫酸反应(硫酸生产装置)：
2SO2+O2→2SO3
SO3+H2O→H2SO4
(5)碳酸钙生产反应(碳酸钙生产装置)：
CaO+CO2→CaCO3
一种磷石膏综合利用方法，如图1-4所示，所述方法所需系统包括燃料供应装置、磷石膏煅烧炉还原段1、磷石膏煅烧炉脱水段2、烟气余热回收装置3、烟气除尘装置4、硫酸生产装置5、烟气降温装置6、烟气风机I7、氧气制取装置8、碳基绝氮气体混合器I9、碳酸钙生产装置10。
燃料供应装置，用于为磷石膏煅烧炉还原段1提供燃料；燃料为无氮燃气或天然气，其中无氮燃气采用流化床气化、粉煤气化或水煤浆气化制备；根据当地的煤质、煤价、以及天然气价格、还有装置规模等情况来确定，同时考虑哪种最经济合适、适应当地审批政策等因素。
燃料为无氮燃气，采用流化床气化制备时，所述燃料供应装置包括流化床气化炉14、烟气风机II12、碳基绝氮气体混合器II13、无氮燃气除尘装置11；
流化床气化炉14，用于以合适块煤为原料，以烟气余热回收装置3生产的部分蒸汽为氧化剂，以碳基绝氮气体混合器II13制取的碳基绝氮气体为气化剂，发生部分氧化还原反应(气化反应)生成粗合成气即无氮燃气；典型气体成分(按干基，体积百分比)为氢气38～42％、一氧化碳30～33％、二氧化碳18～22％、甲烷3～5％、氮气2～5％左右，压力为0.2～1.0MPa；
烟气风机II12，用于将降温后的部分烟气加压后输送至碳基绝氮气体混合器II13；
碳基绝氮气体混合器II13，用于将氧气制取装置8制取的部分氧气和烟气风机II12输送的烟气混合，制取碳基绝氮气体；根据流化床气化炉14的需求，通过控制进入碳基绝氮气体混合器II13的氧气和烟气(CO2)流量，调节碳基绝氮气体的氧气浓度在21～45v％；碳基绝氮气体混合器II13结构可采用CN202111466784.3专利中的碳基绝氮气体混合器结构；
无氮燃气除尘装置11，用于将流化床气化炉14送出的无氮燃气除尘；所述无氮燃气除尘装置11优选为旋风除尘装置；
块煤供应装置的块煤出口和流化床气化炉14连接，烟气余热回收装置3的蒸汽出口还和流化床气化炉14连接；烟气降温装置6的烟气出口还和烟气风机II12连接，烟气风机II12的烟气出口和碳基绝氮气体混合器II13连接，烟气风机II12的烟气出口和碳基绝氮气体混合器II13的连接管路上设有流量调节阀；氧气制取装置8的氧气出口还和碳基绝氮气体混合器II13连接，连接管路上设有流量调节阀；碳基绝氮气体混合器II13的碳基绝氮气体出口和流化床气化炉14连接，连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、氧气纯度检测仪、流量调节阀；流化床气化炉14的无氮燃气出口和无氮燃气除尘装置11连接，无氮燃气除尘装置11的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段1连接，无氮燃气除尘装置11的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段1的连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、流量调节阀。
燃料为无氮燃气，采用粉煤气化制备时，所述燃料供应装置包括粉煤气化炉15、无氮燃气除尘装置11；
粉煤气化炉15，用于以煤粉(通过原料煤、焦末等化石能源制成煤粉)为原料，以烟气余热回收装置3生产的部分蒸汽为氧化剂，以氧气制取装置8制取的部分氧气为气化剂，发生部分氧化还原反应(气化反应)生成粗合成气即无氮燃气；典型气体成分(按干基，体积百分比)为氢气28～32％、一氧化碳57～62％、二氧化碳9～11％、甲烷及氮气0.5％左右，压力为0.2～1.0MPa；
无氮燃气除尘装置11，用于将粉煤气化炉15送出的无氮燃气除尘；所述无氮燃气除尘装置11优选为旋风除尘装置；
煤粉供应装置的煤粉出口和粉煤气化炉15连接，烟气余热回收装置3的蒸汽出口还和粉煤气化炉15连接，氧气制取装置8的氧气出口还和粉煤气化炉15连接，氧气制取装置8的氧气出口和粉煤气化炉15的连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、氧气纯度检测仪、流量调节阀；粉煤气化炉15的无氮燃气出口和无氮燃气除尘装置11连接，无氮燃气除尘装置11的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段1连接，无氮燃气除尘装置11的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段1的连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、流量调节阀。
燃料为无氮燃气，采用水煤浆气化制备时，所述燃料供应装置包括水煤浆气化炉16、无氮燃气除尘装置11；
水煤浆气化炉16，用于以水煤浆(通过原料煤、焦末等化石能源和水制成水煤浆)为原料，以氧气制取装置8制取的部分氧气为气化剂，发生部分氧化还原反应(气化反应)生成粗合成气即无氮燃气；典型气体成分(按干基，体积百分比)为氢气42～46％、一氧化碳35～38％、二氧化碳17～20％、甲烷及氮气0.5％左右，压力为0.2～1.0MPa；
无氮燃气除尘装置11，用于将水煤浆气化炉16送出的无氮燃气除尘；所述无氮燃气除尘装置11优选为旋风除尘装置；
水煤浆供应装置的水煤浆出口和水煤浆气化炉16连接，氧气制取装置8的氧气出口还和水煤浆气化炉16连接，氧气制取装置8的氧气出口和水煤浆气化炉16的连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、氧气纯度检测仪、流量调节阀；水煤浆气化炉16的无氮燃气出口和无氮燃气除尘装置11连接，无氮燃气除尘装置11的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段1连接，无氮燃气除尘装置11的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段1的连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、流量调节阀。
燃料为天然气时，所述燃料供应装置为天然气供应装置17，天然气供应装置17和磷石膏煅烧炉还原段1连接，连接管路上设有流量调节阀。
磷石膏煅烧炉还原段1，用于将脱水后的磷石膏煅烧成氧化钙。
磷石膏煅烧炉脱水段2，用于以磷石膏煅烧炉还原段1生成的烟气将磷石膏脱水。
烟气余热回收装置3，用于将磷石膏煅烧炉脱水段2送出的烟气余热回收并副产蒸汽；烟气余热回收装置3优选为废热锅炉。
烟气除尘装置4，用于将余热回收后的烟气除尘；烟气除尘装置4优选为旋风除尘装置。
硫酸生产装置5，用于捕集余热回收、除尘后的烟气中的二氧化硫以生产硫酸产品。
烟气降温装置6，用于将硫酸生产装置5送出的烟气降温；烟气降温装置5优选为水冷降温装置，用循环水进行间接冷却降温。
烟气风机I7，用于将降温后的部分烟气加压后输送至碳基绝氮气体混合器I9。
氧气制取装置8，用于制取氧气；氧气制取装置8采用深冷法或变压吸附法制取氧气，纯度大于90v％、压力为0.05～0.2MPa。
碳基绝氮气体混合器I9，用于将氧气制取装置8制取的部分氧气和烟气风机I7输送的烟气混合，制取碳基绝氮气体；根据磷石膏煅烧炉还原段1的需求，通过控制进入碳基绝氮气体混合器I9的氧气和烟气(CO2)流量，调节碳基绝氮气体的氧气浓度在21～45v％；碳基绝氮气体混合器I9结构可采用CN202111466784.3专利中的碳基绝氮气体混合器结构。
碳酸钙生产装置10，用于回收降温后的部分烟气和磷石膏煅烧炉还原段1送出的氧化钙，生产碳酸钙。
燃料供应装置的燃料出口和磷石膏煅烧炉还原段1连接，磷石膏煅烧炉还原段1的氧化钙出口和碳酸钙生产装置10连接，磷石膏煅烧炉还原段1的烟气出口和磷石膏煅烧炉脱水段2连接，磷石膏供应装置的磷石膏出口和磷石膏煅烧炉脱水段2连接，磷石膏煅烧炉脱水段2的脱水后磷石膏出口和磷石膏煅烧炉还原段1连接，磷石膏煅烧炉脱水段2的烟气出口和烟气余热回收装置3连接；烟气余热回收装置3的蒸汽产品出口和蒸汽利用装置连接，烟气余热回收装置3的烟气出口和烟气除尘装置4连接；烟气除尘装置4的烟气出口和硫酸生产装置5连接，硫酸生产装置5的硫酸产品出口和硫酸存储装置连接，硫酸生产装置5的烟气出口和烟气降温装置6连接；烟气降温装置6的烟气出口分别和烟气风机I7、碳酸钙生产装置10连接，烟气降温装置6还设有烟气放空管线；烟气风机I7的烟气出口和碳基绝氮气体混合器I9连接，连接管路上设有流量调节阀；氧气制取装置8的氧气出口分别和碳基绝氮气体混合器I9、硫酸生产装置5连接，连接管路上均设有流量调节阀；碳基绝氮气体混合器I9的碳基绝氮气体出口和磷石膏煅烧炉还原段1连接，连接管路设有流量计、温度传感器、压力传感器、氧气纯度检测仪、流量调节阀。
所述方法包括如下步骤：
1)在初始阶段磷石膏煅烧炉还原段1利用空气助燃，和燃料进行低负荷空烧，待烟气产生后，烟气进入磷石膏煅烧炉脱水段2将磷石膏加热脱除吸附水和部分结晶水，再将脱水后的磷石膏送入磷石膏煅烧炉还原段1煅烧成氧化钙；并利用处理后的烟气和氧气混合制取的碳基绝氮气体逐步替代空气助燃，经过一段时间的循环，碳基绝氮气体完全替代空气助燃，碳基绝氮气体助燃进入正常运行状态，磷石膏煅烧炉还原段1也进入正常负荷运行状态；
2)磷石膏脱水与还原煅烧：将从磷石膏煅烧炉还原段1出来的烟气引入磷石膏煅烧炉脱水段2将磷石膏加热至750～850℃脱除吸附水和部分结晶水，脱水后的磷石膏再送入磷石膏煅烧炉还原段1，以无氮燃气或天然气为燃料，以碳基绝氮气体为助燃剂，在1000～1100℃下将脱水后的磷石膏还原煅烧成氧化钙，氧化钙送入碳酸钙生产装置10；
3)烟气余热回收：将从磷石膏煅烧炉脱水段2出来的烟气引入烟气余热回收装置3进行余热回收并副产蒸汽，余热回收后的烟气温度在400～430℃，蒸汽送入蒸汽利用装置；
4)烟气除尘：将余热回收后的烟气送入烟气除尘装置除尘4；
5)硫酸生产：将余热回收、除尘后的烟气(主要成分为二氧化碳、二氧化硫，以及少量的氮气等惰性气体)送入硫酸生产装置5生产硫酸产品，具体是烟气中的二氧化硫被氧气氧化成三氧化硫并被98wt％浓硫酸吸收下来后变成浓度为100％以上的发烟硫酸，再制成浓硫酸、稀硫酸等硫酸产品，硫酸生产装置5出来后的烟气温度在80～100℃，主成分为二氧化碳，含量在95v％以上，及少量的氮气等惰性气体；二氧化碳作为循环烟气利用，长时间循环后，氮气会积累升高，可定期释放部分循环气到大气中，以保证循环气中氮气含量平衡；
6)烟气降温：从硫酸生产装置5出来的烟气主成分为二氧化碳，将其引入烟气降温装置6进行降温，烟气降温装置6出来后的烟气温度在40～60℃；
7)处理后的烟气再利用：降温后的烟气部分送入烟气风机I，和氧气制取装置8制取的部分氧气混合制取碳基绝氮气体作为助燃剂送入磷石膏煅烧炉还原段1；降温后的烟气部分送入碳酸钙生产装置10，和氧化钙反应生产碳酸钙，碳酸钙纯度在80～90wt％，可直接作为水泥熟料的原料，建筑预制件的原料，人造板材的原料，混凝土的骨料，还可进一步提纯得到微晶碳酸钙产品。
Claims (10)
1.一种磷石膏综合利用方法，其特征在于，所述方法所需系统包括燃料供应装置、磷石膏煅烧炉还原段、磷石膏煅烧炉脱水段、烟气余热回收装置、烟气除尘装置、硫酸生产装置、烟气降温装置、烟气风机I、氧气制取装置、碳基绝氮气体混合器I、碳酸钙生产装置；
燃料供应装置，用于为磷石膏煅烧炉还原段提供燃料；
磷石膏煅烧炉还原段，用于将脱水后的磷石膏煅烧成氧化钙；
磷石膏煅烧炉脱水段，用于以磷石膏煅烧炉还原段生成的烟气将磷石膏脱水；
烟气余热回收装置，用于将磷石膏煅烧炉脱水段送出的烟气余热回收并副产蒸汽；
烟气除尘装置，用于将余热回收后的烟气除尘；
硫酸生产装置，用于捕集余热回收、除尘后的烟气中的二氧化硫以生产硫酸产品；
烟气降温装置，用于将硫酸生产装置送出的烟气降温；
烟气风机I，用于将降温后的部分烟气加压后输送至碳基绝氮气体混合器I；
氧气制取装置，用于制取氧气；
碳基绝氮气体混合器I，用于将氧气制取装置制取的部分氧气和烟气风机I输送的烟气混合，制取碳基绝氮气体；
碳酸钙生产装置，用于回收降温后的部分烟气和磷石膏煅烧炉还原段送出的氧化钙，生产碳酸钙；
燃料供应装置的燃料出口和磷石膏煅烧炉还原段连接，磷石膏煅烧炉还原段的氧化钙出口和碳酸钙生产装置连接，磷石膏煅烧炉还原段的烟气出口和磷石膏煅烧炉脱水段连接，磷石膏供应装置的磷石膏出口和磷石膏煅烧炉脱水段连接，磷石膏煅烧炉脱水段的脱水后磷石膏出口和磷石膏煅烧炉还原段连接，磷石膏煅烧炉脱水段的烟气出口和烟气余热回收装置连接；烟气余热回收装置的蒸汽产品出口和蒸汽利用装置连接，烟气余热回收装置的烟气出口和烟气除尘装置连接；烟气除尘装置的烟气出口和硫酸生产装置连接，硫酸生产装置的硫酸产品出口和硫酸存储装置连接，硫酸生产装置的烟气出口和烟气降温装置连接；烟气降温装置的烟气出口分别和烟气风机I、碳酸钙生产装置连接，烟气降温装置还设有烟气放空管线；烟气风机I的烟气出口和碳基绝氮气体混合器I连接，连接管路上设有流量调节阀；氧气制取装置的氧气出口分别和碳基绝氮气体混合器I、硫酸生产装置连接，连接管路上均设有流量调节阀；碳基绝氮气体混合器I的碳基绝氮气体出口和磷石膏煅烧炉还原段连接，连接管路设有流量计、温度传感器、压力传感器、氧气纯度检测仪、流量调节阀；
所述方法包括如下步骤：
1)在初始阶段磷石膏煅烧炉还原段利用空气助燃，和燃料进行低负荷空烧，待烟气产生后，烟气进入磷石膏煅烧炉脱水段将磷石膏加热脱除吸附水和部分结晶水，再将脱水后的磷石膏送入磷石膏煅烧炉还原段煅烧成氧化钙；并利用处理后的烟气和氧气混合制取的碳基绝氮气体逐步替代空气助燃，经过一段时间的循环，碳基绝氮气体完全替代空气助燃，碳基绝氮气体助燃进入正常运行状态，磷石膏煅烧炉还原段也进入正常负荷运行状态；
2)磷石膏脱水与还原煅烧：将从磷石膏煅烧炉还原段出来的烟气引入磷石膏煅烧炉脱水段将磷石膏加热脱除吸附水和部分结晶水，脱水后的磷石膏再送入磷石膏煅烧炉还原段，以无氮燃气或天然气为燃料，以碳基绝氮气体为助燃剂，将脱水后的磷石膏还原煅烧成氧化钙，氧化钙送入碳酸钙生产装置；
3)烟气余热回收：将从磷石膏煅烧炉脱水段出来的烟气引入烟气余热回收装置进行余热回收并副产蒸汽，蒸汽送入蒸汽利用装置；
4)烟气除尘：将余热回收后的烟气送入烟气除尘装置除尘；
5)硫酸生产：将余热回收、除尘后的烟气送入硫酸生产装置生产硫酸产品；
6)烟气降温：从硫酸生产装置出来的烟气主成分为二氧化碳，将其引入烟气降温装置进行降温；
7)处理后的烟气再利用：降温后的烟气部分送入烟气风机I，和氧气制取装置制取的部分氧气混合制取碳基绝氮气体作为助燃剂送入磷石膏煅烧炉还原段；降温后的烟气部分送入碳酸钙生产装置，和氧化钙反应生产碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的磷石膏综合利用方法，其特征在于，以无氮燃气为燃料，所述燃料供应装置包括流化床气化炉、烟气风机II、碳基绝氮气体混合器II、无氮燃气除尘装置；
流化床气化炉，用于以块煤为原料，以烟气余热回收装置生产的部分蒸汽为氧化剂，以碳基绝氮气体混合器II制取的碳基绝氮气体为气化剂，发生部分氧化还原反应生成粗合成气即无氮燃气；
烟气风机II，用于将降温后的部分烟气加压后输送至碳基绝氮气体混合器II；
碳基绝氮气体混合器II，用于将氧气制取装置制取的部分氧气和烟气风机II输送的烟气混合，制取碳基绝氮气体；
无氮燃气除尘装置，用于将流化床气化炉送出的无氮燃气除尘；
块煤供应装置的块煤出口和流化床气化炉连接，烟气余热回收装置的蒸汽出口还和流化床气化炉连接；烟气降温装置的烟气出口还和烟气风机II连接，烟气风机II的烟气出口和碳基绝氮气体混合器II连接，烟气风机II的烟气出口和碳基绝氮气体混合器II的连接管路上设有流量调节阀；氧气制取装置的氧气出口还和碳基绝氮气体混合器II连接，连接管路上设有流量调节阀；碳基绝氮气体混合器II的碳基绝氮气体出口和流化床气化炉连接，连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、氧气纯度检测仪、流量调节阀；流化床气化炉的无氮燃气出口和无氮燃气除尘装置连接，无氮燃气除尘装置的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段连接，无氮燃气除尘装置的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段的连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、流量调节阀。
3.根据权利要求1所述的磷石膏综合利用方法，其特征在于，以无氮燃气为燃料，所述燃料供应装置包括粉煤气化炉、无氮燃气除尘装置；
粉煤气化炉，用于以煤粉为原料，以烟气余热回收装置生产的部分蒸汽为氧化剂，以氧气制取装置制取的部分氧气为气化剂，发生部分氧化还原反应生成粗合成气即无氮燃气；
无氮燃气除尘装置，用于将粉煤气化炉送出的无氮燃气除尘；
煤粉供应装置的煤粉出口和粉煤气化炉连接，烟气余热回收装置的蒸汽出口还和粉煤气化炉连接，氧气制取装置的氧气出口还和粉煤气化炉连接，氧气制取装置的氧气出口和粉煤气化炉的连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、氧气纯度检测仪、流量调节阀；粉煤气化炉的无氮燃气出口和无氮燃气除尘装置连接，无氮燃气除尘装置的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段连接，无氮燃气除尘装置的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段的连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、流量调节阀。
4.根据权利要求1所述的磷石膏综合利用方法，其特征在于，以无氮燃气为燃料，所述燃料供应装置包括水煤浆气化炉、无氮燃气除尘装置；
水煤浆气化炉，用于以水煤浆为原料，以氧气制取装置制取的部分氧气为气化剂，发生部分氧化还原反应生成粗合成气即无氮燃气；
无氮燃气除尘装置，用于将水煤浆气化炉送出的无氮燃气除尘；
水煤浆供应装置的水煤浆出口和水煤浆气化炉连接，氧气制取装置的氧气出口还和水煤浆气化炉连接，氧气制取装置的氧气出口和水煤浆气化炉的连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、氧气纯度检测仪、流量调节阀；水煤浆气化炉的无氮燃气出口和无氮燃气除尘装置连接，无氮燃气除尘装置的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段连接，无氮燃气除尘装置的无氮燃气出口和磷石膏煅烧炉还原段的连接管路上设有流量计、温度传感器、压力传感器、流量调节阀。
5.根据权利要求2、3或4所述的磷石膏综合利用方法，其特征在于，所述无氮燃气除尘装置为旋风除尘装置。
6.根据权利要求1所述的磷石膏综合利用方法，其特征在于，以天然气为燃料，所述燃料供应装置为天然气供应装置，天然气供应装置和磷石膏煅烧炉还原段连接，连接管路上设有流量调节阀。
7.根据权利要求1所述的磷石膏综合利用方法，其特征在于，将从磷石膏煅烧炉还原段出来的烟气引入磷石膏煅烧炉脱水段将磷石膏加热至750～850℃脱除吸附水和部分结晶水，脱水后的磷石膏再送入磷石膏煅烧炉还原段，以无氮燃气或天然气为燃料，以碳基绝氮气体为助燃剂，在1000～1100℃下将脱水后的磷石膏还原煅烧成氧化钙。
8.根据权利要求1所述的磷石膏综合利用方法，其特征在于，烟气余热回收装置为废热锅炉，余热回收后的烟气温度在400～430℃；烟气除尘装置为旋风除尘装置。
9.根据权利要求1所述的磷石膏综合利用方法，其特征在于，在硫酸生产装置中，烟气中的二氧化硫被氧气氧化成三氧化硫并被98wt％浓硫酸吸收下来生产硫酸产品，硫酸生产装置出来后的烟气温度在80～100℃，主成分为二氧化碳，含量在95v％以上。
10.根据权利要求1所述的磷石膏综合利用方法，其特征在于，烟气降温装置为水冷降温装置，烟气降温装置出来后的烟气温度在40～60℃。
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